关键服务、备用电力和小型模块化反应堆——在动荡市场中建立联系

        能源是国际贸易中最不容许中断的形式。这个想法在过去三年里已经被证明了好几次，IMI Critical Engineering的业务发展总监Wayne Prokop和Mark Leonard写道。

        首先是疫情及其之后的经济快速复苏。其次是俄罗斯入侵乌克兰和对其大量天然气储备实施制裁所引发的巨大动荡。

        这些事件仍然产生深远影响。价格仍然波动不定，许多欧洲国家被迫重新配置供应线路以增强其能源安全。这个过程的一部分也包括重新引入备用燃煤电力以满足寒冷月份的峰值需求，以及计划停机的暂停或完全撤销。

        这种策略——在5月份由我们的同事在Power Engineering International报道——不可避免地引起了担忧，一些人质疑是否有其他技术更适合在低碳时代应对这一挑战。


        小型模块化反应堆SMR正在迅速成为一种合适的接班人。然而，这项技术的时间表仍然与我们的紧急需求不一致，强调在启动和最终淘汰遗留资产时需要更加审慎的方法。

        利用我们现有的资源

        尽管有些人可能会说，煤炭并没有经历复兴。例如，在美国，煤炭在国内发电中的份额在2023年第一季度创下历史新低。

        现有的大多数燃煤发电厂现在供应、运行和维护成本都比新的风电或太阳能项目的“全成本”更高。然而，需要谨慎的是，在煤炭完全从能源组合中被移除之前，还有很长的路要走，特别是当如此多的国家依赖于它来抵消不可预测的能源市场的影响时。

        除此之外，可再生能源尚未解决间歇性问题，即使在能源储存解决方案的开发和成本下降的情况下，因此可以合理地预计，在某些地区，煤炭仍将是能源组合的一部分，这将持续数年。

        如果煤炭使用昂贵但在短期内必要，那么现在必须更加关注支持煤炭的基础设施。基于煤炭的备用方案只有在发电厂能够对需求的实时变化做出反应时才有效。但这种快速同步与传统的发电厂设计不相关，并且在过程的管理不善的情况下，可能会带来更多问题。

        类似的问题也出现在燃气联合循环发电厂（CCPP）中。间歇性是可再生能源固有的特点，这迫使许多当今的CCPP更频繁地循环，根据电网需求的变化开机和关机填补间隙。这在理论上是一种更可持续的发电方式，因为当条件有利时，电站不会处于空闲状态。但是，正如许多工厂经理现在发现的那样，为正常的24小时运行而设计的系统，在必须停止和重新启动或在50%和100%的负载之间波动时，暴露于更大的操作压力。

        在这些操作场景中，阀门退化和压力边界的裂缝并不少见，特别是在向蒸汽流注入水以控制温度的情况下。汽机旁路系统或级间调节器最常受到影响，但在其他组件（如汽轮机）占总投资的更大比例时，工程师们很容易忽视它们。

        然而，如果不加检查，这些较小的零部件可能会对设施保持待命状态和及时响应产生严重影响，从而破坏了首先启动它们的理由。

        循环再利用…但不是我们所知道的

        有效的维护策略不仅对备用方案至关重要，而且还在燃煤发电厂的继任计划中发挥作用。

        正如国际原子能机构所指出的那样，将SMR用于再利用化石燃料发电厂将允许继续为当地客户生产电力，而无需对现有设计进行广泛的更改。这是由于SMR和旧电网连接之间具有相似的发电容量（在200 MWe和400 MWe之间），使SMR能够有效地“插入”旧电网连接，从而在与建设大型核设施相比大大缩短了发电时间表。

        方便性可以说是SMR的最大亮点，但这种工作方式还有其他好处。重新利用不仅可以避免额外的土地收购，还可以解决足够的水源、铁路和道路连接以及距离原始站点通勤距离内的合适工程师的需求。

        尽管SMR已取得了相当大的商业化进展，但它们仍处于发展阶段，在18个国家的约70种临时设计目前正在进行咨询。同样，标准化和对“最佳实践”的全面了解仍然不明确，这使得已经在核能领域工作的专家供应商的知识对于证明SMR超越概念至关重要。


        例如，Rolls-Royce最近获得了2.1亿英镑（2.69亿美元）的政府资金，用于建造一批470MW的反应堆，该公司认为这些反应堆将在2030年代初完全投入运行。

        那仍然需要十年左右的时间，但像IMI Critical Engineering这样的专家正在通过协助临界部件的应用和设计（包括主蒸汽隔离阀、主蒸汽安全阀和紧急堆芯冷却系统过滤器）来帮助加速进展。虽然在整体设计的背景下相对较小，但这些部件中的每一个都对于保持SMR安全和在理想参数内运行至关重要。

        考虑到长期的监管批准过程，即使是那些进展更快的企业也选择以已知的标准为基础，显然是明智的，特别是如果整个能源行业希望以有意义的速度开始淘汰化石燃料。

        类似地，将已获批准用于核能应用的阀门和其他组件纳入其中，将承认那些对其快速、不受控制的扩展持有保留意见的行业外人士。

        关键服务知识与我们的减排计划之间的联系是明显的。如果退役的煤炭电站是扩大新技术规模的计划的一部分，那么有必要妥善维护我们已经拥有的基础设施，这是因为成本仍然是核能的最大障碍之一。

        同样的论点也适用于维持SMR的兴趣和发展。如果成功的产品今天可以应用，则在寻求新的组件设计时是没有意义的。

        这对于一个历史上在新建项目延迟和成本超支方面遇到困难的行业来说是一个关键点，部分原因是由于过度设计。

        仅凭阀门不会解决我们的紧急和长期能源需求，但它们在能源转型中所能发挥的作用——无论是现在还是将来——都不容忽视。

更多资讯请访问工客网-阀门之家：www.gongkew.com